Устройство, принцип работы кожухотрубных теплообменников

Среди всех типов теплообменников кожухотрубные наиболее распространены. Их применяют при работе с различными жидкостями, газами и парообразными веществами, даже если состояние среды меняется в процессе перегонки.

Кожухотрубные теплообменники были изобретены в начале прошлого века для использования в тепловых электростанциях, где большие объемы нагретой воды перегонялись под высоким давлением. Позднее их начали применять при создании испарителей и систем нагрева. Со временем конструкция кожухотрубных теплообменников стала более компактной, с возможностью чистки отдельных элементов. Они стали широко использоваться в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, где продукты содержат много примесей, требующих периодической очистки внутренних стенок теплообменника.

Устройство кожухотрубного теплообменника

Кожухотрубный теплообменник состоит из пучка трубок, размещенных в кожухе, сваренном из листовой стали толщиной не менее 4 мм (в зависимости от рабочей среды), и закрепленных на доске или решетке. Трубки соединены между собой патрубками, также имеются входы и выходы в камеру, отвод для конденсата и перегородки.

Мощность кожухотрубного теплообменника зависит от количества трубок и их диаметра. Например, теплообменник с поверхностью передачи тепла 9 000 кв. м. может иметь мощность 150 МВт, как в случае с работой паровой турбины.

Различают несколько типов данных аппаратов в зависимости от конструкции и формы кожуха. Одной из особенностей таких устройств является большое расстояние между трубками по сравнению с их сечением, что способствует эффективности передачи тепла и обмена.

Принцип работы кожухотрубного теплообменника

Концепция данных устройств подразумевает передачу выделяемого тепла на нагреваемый объект. В данной системе теплообмен происходит между горячей и холодной средами, движущимися по разным кожухам. Внутри труб проходит жидкость, а горячий пар конденсируется в пространстве между трубками, создавая конденсат. Из-за разности температур между стенками труб и доской, к которой они прикреплены, используются компенсаторы трех типов: линзы, сальники и сильфоны.

Для работы с высоким давлением используются однокамерные теплообменники с изгибом U- или W-образным, чтобы избежать напряжений в стали, вызванных тепловым удлинением. Их производство дорого и затруднено заменой трубок в случае ремонта, что снижает их популярность на рынке.

В зависимости от способа крепления труб к доске или решетке выделяют приваренные, закрепленные в развальцованных нишах, соединенные болтами с фланцем, запаянные или имеющие сальники. Кожухотрубные теплообменники бывают жесткими, нежесткими и наполовину жесткими, одно- или многоходовыми, с разным направлением тока технической жидкости и размещением доски (горизонтальное, вертикальное или в наклонной плоскости).

Кожухотрубные теплообменники обладают широкими возможностями, такими как различное давление в трубах, разнообразные размеры системы, возможность извлечения трубок для чистки или ремонта. Однако они громоздкие и требуют отдельного помещения, а их стоимость высока.

По сравнению с другими типами теплообменников, кожухотрубные обладают большими преимуществами и являются более эффективными, несмотря на высокую цену. Однако необходимо уделять внимание состоянию труб и настройке системы для предотвращения потерь тепла и обеспечения безопасной работы.